بخشی از مقاله
خلاصه
به دلیل قرارگیری محدوده مخزن سد بتنیوزنی زاوین در منطقهای با پتانسیل لرزهخیزی بالا و لغزش برروی رسوبات شیل و مارن، ترکهای عمیقی در بخش جنوبی مخزن سد ایجاد شده و نگرانیها ناشی از وقوع زمین لغزش متأثر از زمینلرزههای آینده به شدت افزایش یافته است.
در مقاله حاضر، ابتدا تحلیل پایداری و پتانسیل لغزش در دامنههای مخزن سد به کمک نرمافزار Slide انجامشده و در ادامه، آنالیز دینامیکی مدل سه بعدی سد با روش Explicit به کمک نرمافزار Abaqus انجام شد و مناطق مستعد گسترش ترک، تشخیص داده شد.
نتایج نشان داد که دامنه آبرفتی واقع در بخش جنوبی مخزن دارای ضریب ایمنی پایینی بوده و پتانسیل لغزش خواهد داشت. همچنین، نتایج تحلیل اجزاء محدود نشان داد که با استناد به مقادیر ماکزیمم تنشهای کششی، بیشترین احتمال گسترش ترک در محل اتصال بدنه به فونداسیون در بالادست - پاشنه سد - ، و نیز در نواحی کف و دیواره گالریها وجود دارد.
1. مقدمه
سد بتنی وزنی زاوین در 95کیلومتری شمال شهر مشهد، در بخش زاوین شهرستان کلات و در مختصات جغرافیایی َ54ْ59طول شرقی و َ43ْ36 عرض شمالی قرارگرفته است - شکل . - 1 این سد با حجم ذخیره حدود 3میلیون مترمکعب - در تراز حداکثر - برای برآورده ساختن اهداف زیر در سال 1383 مورد بهرهبرداری قرار گرفت :
- ذخیرهسازی جریان پایه و سیلابهای فصلی رودخانه زاوین.
- تأمین حقابه اراضی کشاورزی پایاب.
- تأمین آب شرب روستاهای پاییندست.
- ایجاد اشتغال و جلوگیری از مهاجرت روستائیان به شهر.
منطقه مذکور در سازند کپه داغ واقع است و قسمت اعظم محدوده محور و مخزن سد زاوین را سازند های شوریجه و تیرگان پوشانده است که بررسی رفتار این تشکیلات در برابر عوامل تشدید کننده لغزش ضروری می باشد.
در سد مذکور به منظور تزریق و زهکشی فونداسیون و جناحین سد یک گالری به ابعاد 1/5×2/2 متر در تراز 1262 پیشبینیشده و در جناحین ادامه یافته و در تراز 1286 به گالری بازدید متصل شده است. گالری بازدید به منظور نصب تجهیزات ابزار دقیق و ارتباط دو طرف سد در تراز 1286 و به صورت افقی طراحی شده است
شکل :1 سد بتنی وزنی زاوین واقع در شهرستان کلات
2. چینه شناسی
2. .1 سازند شوریجه
این سازند از نظر لیتولوژی شامل ماسه سنگ و کنگلومرا است که در انتهای شرقی کپه داغ به صورت یک رخساره پسرونده.در رأس سازند مزدوران دیده می شود. سن رسوبات قرمز رنگ شوریجه، کیمریجین است
.2 .2 سازند تیرگان
این سازند از آهک های ضخیم لایه تا ماسیف الیتی و آلی تخریبی ساخته شده و در تمام رشته کپه داغ بیرون زدگی آن دیده می شود. به علت سختی و مقاومت در مقابل فرسایش ارتفاعات و قلل منطقه را تشکیل می دهد
سن سازند تیرگان اساساً نئوکومین بوده و در برخی نواحی ممکن است تا آپسین هم ممتد باشد
.3 .2 سازند سرچشمه
این سازند شامل مارن های خاکستری و شیل های مدادی رنگی است که در آن به طور فرعی رسوبات آهکی اربیتولین دار به حالت بین لایه ای وجود دارد. سن سازند سرچشمه، آپسین - زیرین، و فوقانی - تعیین شده است .[4]
.4 .2 سازند سرچشمه
مهمترین گسل توانمند در گستره پیرامون ساختگاه سد زاوین، زون گسل کپه داغ است که با روند شمال باختر در فاصله 16 کیلومتری شمال خاور ساختگاه قرار دارد. بررسی های انجام شده روی تصاویر ماهواره ایی و هوایی، گسل مهم دیگر را در این فاصله نشان نمی دهد. زون گسل هزار مسجد، که شکستگی و خرد شدگی گسترده ای را در ارتفاعات هزار مسجد توسعه داده است، در نزدیکترین مقطع در فاصله 28 کیلومتر جنوب ساختگاه قرار دارد
3. تحلیل پایداری دامنه های مخزن سد زاوین
در روش های آنالیز پایداری دامنه ها، یافتن سطح بحرانی شکست با پیشرفت محاسبات و عملیات جستجو انتخاب میگردد. به علاوه، روشهای ترکیبی جستجوی تصادفی بر اساس روشهای مبتنی بر الگو مونت کارلو ساختار ساده ای از جستجو تصادفی و فنون بهینه سازی دارند. در این روش تعداد زیادی از سطوح احتمالی برای یافتن ضریب اطمینان کمینه تولید می شود. روش استاتیکی آنالیز پایداری بر اساس رابطه ی نیروهای برشی و نرمال در هر یک از قطعات تحت لغزش مورد استفاده قرار می گیرد
در این مقاله تحلیل پایدار دامنه ها با استفاده از نرم افزار اسلاید - Slide - صورت گرفته است. در مدل حاضر بر اساس شتابنگاشت حاصل از زلزلهی رخ داده در منطقه[1]، بیشینه شتاب افقی 0/32g در نظر گرفته شده و مشخصات مصالح دامنه های مخزن بر اساس جدول 1 به مدل تخصیص داده شده و تحلیل انجام گرفت.
شکل :2 رابطه نیروهای برشی و نرمال بر یک قطعه لغزشی
.1 .3 پتانسیل لغزش های دایره ایی در مخزن سد زاوین
نتایج آنالیزها انجام شده توسط نرم افزار Slide بیانگر آن است که دامنه آبرفتی واقع در بخش جنوبی مخزن سد زاوین در حالت طبیعی - شکل - 5، و در حالت اعمال پارامتر های لرزه ایی - شکل - 6، دارای ضریب ایمنی پائین 0/667 - و - 0/531 و مستعد لغزش می باشد که وجود ترکهای کششی - Tension crack - در بخش بالایی دامنه - شکل - 3 که در حال توسعه میباشد موید این مطلب است. همچنین ایجاد ترکهای غیر طبیعی در حوضچه بتنی واقع در محدوده مخزن و روی توده مذکور که مربوط به مراحل اجرائی سد بوده و از آن، جهت نگهداری آب در فرآیند ساخت بتن استفاده میشده است، نشانگر حرکات غیر عادی و نامتوازن در پی حوضچه است - شکل. - 4
اگر لغزش در مواقع بالا بودن تراز دریاچه رخ دهد، باعث ایجاد امواج شده و وقوع پدیده روگذری - Over top - دور از انتظار نیست و اگر در زمان پایین بودن تراز باشد احتمال آسیب دیدن و گرفتگی دریچه های آبگیر هست.
در صورتی که که بهره بردار تصمیم به کاهش تراز آب دریاچه سد داشته باشد، ضروری است انجام این کار با توجه به اشباع بودن قاعده توده - شکل - 6 بسیار حساب شده صورت پذیرد. زیرا در زمان تخلیه، جهت خطوط جریان در قاعده توده، رو به بیرون می باشد که نتیجه آن سرعت گرفتن لغزش می باشد.
شکل :3 ترکهای کششی ایجاد شده در سطح توده که به طرف عمق گسترش دارد
شکل:4 ترکهای ایجاد شده در اطراف استخر بتنی واقع بر روی دامنه مذکور
